CA2063673A1 - Procede de separation de butenes et de butanes par distillation extractive - Google Patents
Procede de separation de butenes et de butanes par distillation extractiveInfo
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Abstract
On décrit un procédé de séparation de butènes et de butanes par distillation extractive. Une charge contenant principalement des butènes et des butanes est mise en contact dans une colonne de distillation extractive sous pression avec un premier solvant S1, polaire, sélectif (par exemple le diméthylformamide), les butanes étant recueillis en tête; le solvant S1 contenant les butènes sortant en fond est mélangé à un second solvant S2 de température d'ébullition intermédiaire entre selle des butènes et celle du solvant S1, le mélange passant dans une colonne de désorption sous pression, où les butènes sont recueillis en tête; le mélange des solvants S1 et S2 est séparé dans une colonne de purification sous pression atmosphérique, le solvant S2 sortant en tête est recyclé vers la colonne de désorption, et le solvant S1 sortant en fond est recyclé vers la colonne de distillation extractive. Par ce procédé qui présente une simplicité de mise en oeuvre accrue, il est possible de séparer les butènes avec une pureté d'au moins environ 97% en poids.
Description
2~3~73 L'invention concerne un procédé de séparation des butanes et des butènes par distillation extractive.
Dans le traitement de la coupe C4 issue du vapocraquage ou du craquage catalytique, la séparatisn des butènes-butanes se situe généralement en aval de la distillation extractive du butadiène-1l3 e~ de l'unité de synthèse du méthyl tertiobutyl éther (MTB~. On dispose donc d'une coupe C4 debarrassée du butadiène-1,3 et très appauvrie en isobutène.
Les butènes étant des produits valorisables, on est amené à séparer les butènes des butanes. En effet, les butènes peuvent être soit eux-mêmes séparés en butène-1 et butènes-2, soit isomérisés en isobutène, qui est recyclé dans l'unité de synthèse de MTBE. Les butènes peuvent être égalernent dimérisés par le procédé DIMERSOL (rnarque déposée) en produits utilisabies dans les essences. Cette climérisation est un procédé
réalisé par catalyse homogène, dans lequel le catalyseur est perdu.
L'efficacité du catalyseur étant proportionnelle à sa concentration dans la charge, une charge débarrassée de paraffines permet une économie de catalyseur. De plus, les butènes qui n'ont pas réagi peuvent être recyclés si la2 0 char~e a été préalablement débarrassée des butanes.
ll est connu de séparer les butanes et les butènes dans une coupe C~ par distill~tion extractive. l)n procédé décrit antérieurement (S. OGUP~A, T. ONDA, Advances in C4 Hydrocarbon Processing AlChE 1987 Summer National Meeting, August 16-19, 1987) consiste à réaliser la distillation extractive aveccomme solvant le diméthylformamide (DMF~ sous pression, la récupération du solvant étant effectuée sous pression atmosphérique et la purification des butènes étant effectuée sous pression. Le produit de fond de la colonne de distillation extractive est envoyé dans une colonne sous pression
Dans le traitement de la coupe C4 issue du vapocraquage ou du craquage catalytique, la séparatisn des butènes-butanes se situe généralement en aval de la distillation extractive du butadiène-1l3 e~ de l'unité de synthèse du méthyl tertiobutyl éther (MTB~. On dispose donc d'une coupe C4 debarrassée du butadiène-1,3 et très appauvrie en isobutène.
Les butènes étant des produits valorisables, on est amené à séparer les butènes des butanes. En effet, les butènes peuvent être soit eux-mêmes séparés en butène-1 et butènes-2, soit isomérisés en isobutène, qui est recyclé dans l'unité de synthèse de MTBE. Les butènes peuvent être égalernent dimérisés par le procédé DIMERSOL (rnarque déposée) en produits utilisabies dans les essences. Cette climérisation est un procédé
réalisé par catalyse homogène, dans lequel le catalyseur est perdu.
L'efficacité du catalyseur étant proportionnelle à sa concentration dans la charge, une charge débarrassée de paraffines permet une économie de catalyseur. De plus, les butènes qui n'ont pas réagi peuvent être recyclés si la2 0 char~e a été préalablement débarrassée des butanes.
ll est connu de séparer les butanes et les butènes dans une coupe C~ par distill~tion extractive. l)n procédé décrit antérieurement (S. OGUP~A, T. ONDA, Advances in C4 Hydrocarbon Processing AlChE 1987 Summer National Meeting, August 16-19, 1987) consiste à réaliser la distillation extractive aveccomme solvant le diméthylformamide (DMF~ sous pression, la récupération du solvant étant effectuée sous pression atmosphérique et la purification des butènes étant effectuée sous pression. Le produit de fond de la colonne de distillation extractive est envoyé dans une colonne sous pression
3 û atmospherique, dans laquelle les butènes sont désorbés et sortent en tête avec une partie du solvant, tandis que le produit de fond est constitué de DMF
pratiquement pur. Les butènes de tête sont ensuite envoyés, pour être purifiés, dans une colonne sous pression. Le solvant récupéré en fond de cette dernière colonne et qui contient encore des butenes, retourne dans la 3 5 colonne atmosphérique.
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20S36~3 L'inconvénient d'opérer suivant ce procédé est ~ue la majorité des butènes de la charge doit être distillée deux fois, ce qui, compte tenu de la recompresslon nécessaire des vapeurs de butènes, entraîne une consommation énergétique élevée.
s Dans une demande de brevet antérieure, déposée par le même déposant le 26.2.1991, sous le numéro d~enregis~rement national 91/0~385, on a décrit un procédé de séparation des butènes et des butanes dans lequel la charge comprenant les butanes et les but~nes à séparer est introduite dans une 10 colonne de distillation extractive sous pression, où elle es~ mise en contactavec un solvant polaire dans lequel les butanes ont une volatilité plus élevée que les butènes, le distillat sortant en tête consistant essentiellement en les ~ butanes séparés; le résidu recueilli en fond, comprenant principalement le - solvant et les butènes, est envoyé dans une colonne sous pression dans 15 laquelle la ~empérature de fond est ajustée d~ manière que la desorption des butbnes ne soit pas complète, ce qui permet de limiter la température de fond de colonne et par conséquent d'éviter la décomposition thermique du solvant.
Le solvant qui sort en fond, contenant une fraction des butènes, est envoyé
20 dans une colonne de purification sous une pression voisine de la pression atmosphérique dont la marche est réglée de maniere que la vapeur de tête, constituée principalement de butènes, contienne aussi une fraction du solvant, ce qui perrnet de la condenser partieilement pour assurer le reflux de la colonne, en évitant la compression à oe stade. Le distillat vapeur est 2 5 envoyé, après compression, dans la colonne de désorption sous pression; le solvant purifié sortant en fond est recyclé vers la colonne de distillation extractive.
On a maintenant découvert qu'il était possible de modifier le procédé ainsi 3 0 décrit, en faisant jouer à un second solvant convenablement choisi le rôle joue par la fraction des butènes qui était maintenue en mélange avec le solvant polaire dans le residu de la colonne de désorp~ion (c'est-à-dire d'abaisser la température d'ébullition de ce résidu de manière à éviter I'altération thermique du solvant~. La mise en jeu d'un second solvant permet 3 5 de s'affranchir de l'étape de compression de l'effluent vapeur de la colonne , . : .
.. .
: , , , , : . , , : , , 2~63673 de purification qui, constitué principalement de butènes, devait être recyclé
vers la colonne de désorption sous pression.
Le procédé de l'invention présente donc une simplicité de mise en oeuvre 5 accrue.
Le procédé de séparation des butènes et des butanes de la présente invention est défini en ~énéral d'une manière analogue au procédé de la demande antérieure, avec certaines modifications tenant à la mise en jeu ~ 10 d'un solvant secondaire.
:
Comme dans la demande antérieure, la charge à traiter est en général une coupe C4 de vapocraquage ou de craquage cataly~ique qui a été
débarrassee du butadiène-1,3, par exemple par distillation extractive, et dont ~ 15 la teneur en isobutène peut avoir été réduite, par exemple dans une unité de ;~ synthèse du MTBE.
- Les charges considérées comprennent donc en général principalement des butènes (butène-1, butene-2 cis et butène-2 trans), du n-butane, de 20 I'isobutane, de l'isobutène en faible proporRon et, à l'état de traces, des hydrocarbures à 3 et 5 atomes de carbone.
-Une composition plus particulière de la char~e peut être par exemple:
~i 25 Isobutane de 1~ à 20 % en poids N-butane de 7 à 15 % en poids Butène-1 de 20 à 25 % en poids Isobutène <5 %en poids Butbne-2 trans de 25 à 30 % en poids 3 0 Butène-2 cis de 15 à 20 % en poids Le solvant utilisé comme premier solvant dans le procédé de la présente invention (désigne par S1) peut être, comme dans la demande antérieure, tout solvant polaire selectif, c'est-à-dire dans lequel les butanes ont une 3 5 volatilité plus élevée que les butènes. A titre d'exemples non limitatifs, on peut ,, , - : -. ~ .
. . ,... - ~ ,.. .
- .. . .
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' ' ' ' ' ;~.. ' ~,, ~63~73 citer le monométhylformamide (Eb= 182 C), le diméthylformamide (Eb = 153 C), le diéthylformamide (Eb -177,5 C), le diméthylacétamide (Eb = 165 C) et la N-méthylpyrrolidone (Eb = 202 C). On utilise le plus souvent le diméthylformamide.
s Comme second solvant (désigné par S~), on utilise dans le procédé de la prssente invention tout composé organique condensable sous pression -atmospherique ayant une volatilité intermédiaire entre celle du premier solvant et celle des butènes, ne formant pas d'azéotrope avec les butènes et r l O miscible avec le premier solvant. Il doit en effet être assez volatil pour que la température d'ébullition du mélange qu'il forme en fond de colonne de désorption avec le premier solvant soit suffisamment abaissée~ mais ne doit pas stre trop volatil pour que sa condensation en sor~ie de la colonne de purification res~e asse2 aisée. Une ternpérature d'ébullition dans l'intervalle de 30 à 80 C apparaît comme convenable pour réaliser les buts de i'invention. A titre d'exemples non limi~atifs, on peut citer l'hexane ~; (Eb = 68 C), le cyclohexane (Eb = 80 C), le benzène (Eb = 80 C), le -~ méthyl tertiobutyl eth0r (Eb = 55 C~, des mélanges de ces solvants ainsi que des coupes d'hydrocarbures en Cs ou C6 (Eb entre 30 et 70 C~.
~- 2 0 Le procedé de l'invention sera décrit ci-après de façon plus détaillée, en liaison avec la figure annexée, qui représente un agencement simplifié pour sa mise en oeuvre.
~;
; 2 5 La charge à traiter, préalablernent réchauffée par exemple à une température de 50 à 70 C à travers l'échangeur E2, est introduite par la ligne 1 dans la colonne de distillatio-n extractive C1 sous une pression P1 de 4 à 10 bars.
Le solvant d'extraction, à une température inférieure à sa température 3 0 d'ébullitisn à la pression considéree, est introduit, par la ligne 2, dans la partie superieure de la colonne C~. La temperature d'introduction du solvant est par exemple de 50 à 90 C. Le débit de solvant peut etre avec le débit de charge dans un rapport pondéral de 3 à 15 kg/kg.
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La colonne C1 travaille par exemple avec une température de fond de 9O à
140 C. La tempsrature de tête s'établi~ à une valeur de 30 à 70 C.
Le distillat sortant en tête par la ligne 3 comprend principalement l'isobutane 5 et le n-butane, et éventuellement un peu de butène-1 et d'isobutène, en fonction du réglage de la colonne. Une fraction du distillat, après condensation, est renvoyée, à titre de reflux liquide, vers la colonne C1, par la ligne 4. On recueille le reste de l~effluent par la ligne 5, qui peut par exemple être renvoyé au pool C4.
Le résidu sortant en fond de colonne C1 par la ligne 6, ne oontenant pratiquement plus de butanes est envoyé dans la colonne de désorption C2 ` opéran~ à une pression P2 voisine de la pression p1. On introduit également dans la colonne C2, par la ligne 7, un flux de solvant secondaire S2, en une 15 quantité telle que l'on puisse recueillir les butènes en tête de la colonne C2 à
~: une température de 40 à 60 C à la pression P2, tout en maintenant la ternpérature de fond, par example de 150 à 170 C, inferieure aux températures auxquelles le solvant S1 commence à s'altérer de façon significative. La quantité de solvant S2 est par exemple de 15 à 50 % en 2 O poids de celle de S1.
Le solvant S2 peut éventuellement être mélangé en 8 au résidu de colonne C1, le mélange étant alors introduit dans la colonne C2 par la ligne 9.
25 Le distillat sortant par la ligne 10, constitué des butènes séparés avec une pureté par exemple d'au moins 97 % en poids, est condensé et renvoyé en partie, à titre de reflux, vers la colonne C~ par la ligne 11. On recueille le reste par la ligne 12.
3 O Le résidu de la colonne C2, sortant par la ligne 13 et consistant essentiellement en un mélange des solvants S1 et S2 est envoyé dans la colonne de purification C3 travaillant à une pression p3 d'environ 1 bar, par axemple de 1 à 3 bars, et entre une température de fond de 140 à 170 C et une temperature de tête cle 40 à 60 C.
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Le distillat sortant en tête de la colonne C3 par la ligne 14 consiste essentiellement en le solvant S2 et peut contenir une faible proportion de solvant S1. Il est condensé et renvoyé en partie à titre de reflux vers la colonne C3 par la ligne 15. L'autre partie, après un éventuel appoint en 16, S est envoyée en alimentation de la colonne C2 par la ligne 7, ou remslangée en 8 avec le fond de la colonne de distillation extractive C1, pour constituer le mélange alimentant par la ligne 9 la colonne de désorption C2.
Le résidu de fond de colonne C3, sortant par la ligne 17 est du solvant S
10 pra~iquement pur. Il est recyclé vers la colonne de distillation extractive C1.
L'énergie calorifique transportée par ce flux de solvant S1, en ~énéral à une temperature de 150 à 170 C, peut être utilisée en partie pourchauffer le fond de la colonne C1 par l'intermédiaire de l'échangeur E1 et en partie pour réchauffar la charge jusqu~à son point de bulle par l'intermédiaire de 15 I'échangeur E2. Le flux de solvant S1 peut enoore être refroidi à travers I'échangeur E3 avant d'être envoyé par la pompe P et la ligne 18 dans la colonne C1~ Un appoint de soivant paut êt~ e~fec~ué par la ligne 19.
Par le procédé de l'in~ention, on peut obtenir les butènes avec un degré de 20 pureté par exemple d~environ 97 % en poids ou davantage si nécessaire, principalement selon la proportion de so!vant S~ utilisé et l'efficacité (nombrede plateaux) de la colonne de distillation extractive.
Dans la présente description, les pressions indiquées sont des pressions 2 S absolues. On rappelle que 1 bar vaut 0,1 MPa.
On donne ci-après un exemple de réalisation pratique du procédé de I'invention.
3 0 l~ieL~
La charge à traiter est un mélange d'hydrocarbures dont la composition est donnée dans la deuxième colonne du tableau.
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2063~73 Le solvant S1 utilisé est l~ diméthylformamide (DMF). L~ solvant S2 est I'hexane.
Les colonnes utilisées présentent les caractéristiques suivantes: ~
.
La coionne de distillation extractive C1 est une colonne en acier de 50 mm de diamètre qui comporte 1 Oû plateaux perforés à déversoir.
, ~
La colonne de désorption C2 est une colonne en acier de 50 mm de diamètre qui comporte 65 plateaux per~orés à déversoir.
.
La colonne de purification C3 est une colonne en verre de 50 mm de diamètre qui comporte 20 plateaux.
., :
15 Chacune de ces colonnes est rendue adiabatique, par compensation thermique pour les colonnes en acier, par isolation thermique pour la colonne en verre.
~ . .
La colonne C1 est alimentée au niveau du 62e plateau (les plateaux sont 20 comptés de haut en bas), par 435 g/h de charge, à une température de 52 oC.
Au niveau du 1 Oe plateau, elle est alimentée par le solvant, le diméthylformamide, à une température de 65 C et un débit de 2770 g/h.
La prassion est établie à 5,6 bars, le taux de reflux à 7,25, et la colonne régulée pour délivrer 129 g/h de distillat. La composition du distillat produit est présentée dans la troisième colonne du tableau.
3 0 La colonne C2 est alimentée par le mélange de 3076 g/h de résidu de la colonne C1 et de 947 g/h de distillat condensé cle la colonne C3, dont la composition est donnée dans la cinquième colonne du tableau.
La pression est établie à 5 bars, le taux de reflux à 1,1 et la colonne est 3 5 r0gulée pour délivrer 307 g/h de distillat.
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La composition du distillat produit, constitué des butènes purifies, est donnée dans la quatrième colonne du tableau.
La oolonne C3 est alimentée au niveau du huitième plateau par le résidu de 5 la colonne C2, à raison de 3716 glh.
Elle fonctionne sous pression atmosphérique, avec un taux de re~lux égal à 1.
Le distillat est soutiré avec un débit de 947 g/h et est recyclé à la colonne C2comme décrit précédemment. Le résidu, constitué de DMF quasi pur est 10 recyclé à la colonne C1.
. _ .
Charge Distillat Distillat Distillat ¦
_ ~ _ C1 Cl C2 ~1 Débit glh 435 129 307 947 ¦
Composition % poids Isobutane 18,4 62 ,2 0 ,02 N-butane 10,5 30,0 2,25 ¦
Butène-1 23,3 7 ,35 30 ,0 Isobutène 1 ,5 0,38 2,03 Butène-2 trans 27,9 0,û6 39,6 Butbne-2 cis 18,4 <0,01 26~1 DMF 4 ,36 Hexane 95,64 ~==_ __ _ :,; . . , , .;, , , ;
pratiquement pur. Les butènes de tête sont ensuite envoyés, pour être purifiés, dans une colonne sous pression. Le solvant récupéré en fond de cette dernière colonne et qui contient encore des butenes, retourne dans la 3 5 colonne atmosphérique.
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, . . .. . .. .
20S36~3 L'inconvénient d'opérer suivant ce procédé est ~ue la majorité des butènes de la charge doit être distillée deux fois, ce qui, compte tenu de la recompresslon nécessaire des vapeurs de butènes, entraîne une consommation énergétique élevée.
s Dans une demande de brevet antérieure, déposée par le même déposant le 26.2.1991, sous le numéro d~enregis~rement national 91/0~385, on a décrit un procédé de séparation des butènes et des butanes dans lequel la charge comprenant les butanes et les but~nes à séparer est introduite dans une 10 colonne de distillation extractive sous pression, où elle es~ mise en contactavec un solvant polaire dans lequel les butanes ont une volatilité plus élevée que les butènes, le distillat sortant en tête consistant essentiellement en les ~ butanes séparés; le résidu recueilli en fond, comprenant principalement le - solvant et les butènes, est envoyé dans une colonne sous pression dans 15 laquelle la ~empérature de fond est ajustée d~ manière que la desorption des butbnes ne soit pas complète, ce qui permet de limiter la température de fond de colonne et par conséquent d'éviter la décomposition thermique du solvant.
Le solvant qui sort en fond, contenant une fraction des butènes, est envoyé
20 dans une colonne de purification sous une pression voisine de la pression atmosphérique dont la marche est réglée de maniere que la vapeur de tête, constituée principalement de butènes, contienne aussi une fraction du solvant, ce qui perrnet de la condenser partieilement pour assurer le reflux de la colonne, en évitant la compression à oe stade. Le distillat vapeur est 2 5 envoyé, après compression, dans la colonne de désorption sous pression; le solvant purifié sortant en fond est recyclé vers la colonne de distillation extractive.
On a maintenant découvert qu'il était possible de modifier le procédé ainsi 3 0 décrit, en faisant jouer à un second solvant convenablement choisi le rôle joue par la fraction des butènes qui était maintenue en mélange avec le solvant polaire dans le residu de la colonne de désorp~ion (c'est-à-dire d'abaisser la température d'ébullition de ce résidu de manière à éviter I'altération thermique du solvant~. La mise en jeu d'un second solvant permet 3 5 de s'affranchir de l'étape de compression de l'effluent vapeur de la colonne , . : .
.. .
: , , , , : . , , : , , 2~63673 de purification qui, constitué principalement de butènes, devait être recyclé
vers la colonne de désorption sous pression.
Le procédé de l'invention présente donc une simplicité de mise en oeuvre 5 accrue.
Le procédé de séparation des butènes et des butanes de la présente invention est défini en ~énéral d'une manière analogue au procédé de la demande antérieure, avec certaines modifications tenant à la mise en jeu ~ 10 d'un solvant secondaire.
:
Comme dans la demande antérieure, la charge à traiter est en général une coupe C4 de vapocraquage ou de craquage cataly~ique qui a été
débarrassee du butadiène-1,3, par exemple par distillation extractive, et dont ~ 15 la teneur en isobutène peut avoir été réduite, par exemple dans une unité de ;~ synthèse du MTBE.
- Les charges considérées comprennent donc en général principalement des butènes (butène-1, butene-2 cis et butène-2 trans), du n-butane, de 20 I'isobutane, de l'isobutène en faible proporRon et, à l'état de traces, des hydrocarbures à 3 et 5 atomes de carbone.
-Une composition plus particulière de la char~e peut être par exemple:
~i 25 Isobutane de 1~ à 20 % en poids N-butane de 7 à 15 % en poids Butène-1 de 20 à 25 % en poids Isobutène <5 %en poids Butbne-2 trans de 25 à 30 % en poids 3 0 Butène-2 cis de 15 à 20 % en poids Le solvant utilisé comme premier solvant dans le procédé de la présente invention (désigne par S1) peut être, comme dans la demande antérieure, tout solvant polaire selectif, c'est-à-dire dans lequel les butanes ont une 3 5 volatilité plus élevée que les butènes. A titre d'exemples non limitatifs, on peut ,, , - : -. ~ .
. . ,... - ~ ,.. .
- .. . .
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' ' ' ' ' ;~.. ' ~,, ~63~73 citer le monométhylformamide (Eb= 182 C), le diméthylformamide (Eb = 153 C), le diéthylformamide (Eb -177,5 C), le diméthylacétamide (Eb = 165 C) et la N-méthylpyrrolidone (Eb = 202 C). On utilise le plus souvent le diméthylformamide.
s Comme second solvant (désigné par S~), on utilise dans le procédé de la prssente invention tout composé organique condensable sous pression -atmospherique ayant une volatilité intermédiaire entre celle du premier solvant et celle des butènes, ne formant pas d'azéotrope avec les butènes et r l O miscible avec le premier solvant. Il doit en effet être assez volatil pour que la température d'ébullition du mélange qu'il forme en fond de colonne de désorption avec le premier solvant soit suffisamment abaissée~ mais ne doit pas stre trop volatil pour que sa condensation en sor~ie de la colonne de purification res~e asse2 aisée. Une ternpérature d'ébullition dans l'intervalle de 30 à 80 C apparaît comme convenable pour réaliser les buts de i'invention. A titre d'exemples non limi~atifs, on peut citer l'hexane ~; (Eb = 68 C), le cyclohexane (Eb = 80 C), le benzène (Eb = 80 C), le -~ méthyl tertiobutyl eth0r (Eb = 55 C~, des mélanges de ces solvants ainsi que des coupes d'hydrocarbures en Cs ou C6 (Eb entre 30 et 70 C~.
~- 2 0 Le procedé de l'invention sera décrit ci-après de façon plus détaillée, en liaison avec la figure annexée, qui représente un agencement simplifié pour sa mise en oeuvre.
~;
; 2 5 La charge à traiter, préalablernent réchauffée par exemple à une température de 50 à 70 C à travers l'échangeur E2, est introduite par la ligne 1 dans la colonne de distillatio-n extractive C1 sous une pression P1 de 4 à 10 bars.
Le solvant d'extraction, à une température inférieure à sa température 3 0 d'ébullitisn à la pression considéree, est introduit, par la ligne 2, dans la partie superieure de la colonne C~. La temperature d'introduction du solvant est par exemple de 50 à 90 C. Le débit de solvant peut etre avec le débit de charge dans un rapport pondéral de 3 à 15 kg/kg.
: 4 ',' ' ~ , ' ~ ' .
La colonne C1 travaille par exemple avec une température de fond de 9O à
140 C. La tempsrature de tête s'établi~ à une valeur de 30 à 70 C.
Le distillat sortant en tête par la ligne 3 comprend principalement l'isobutane 5 et le n-butane, et éventuellement un peu de butène-1 et d'isobutène, en fonction du réglage de la colonne. Une fraction du distillat, après condensation, est renvoyée, à titre de reflux liquide, vers la colonne C1, par la ligne 4. On recueille le reste de l~effluent par la ligne 5, qui peut par exemple être renvoyé au pool C4.
Le résidu sortant en fond de colonne C1 par la ligne 6, ne oontenant pratiquement plus de butanes est envoyé dans la colonne de désorption C2 ` opéran~ à une pression P2 voisine de la pression p1. On introduit également dans la colonne C2, par la ligne 7, un flux de solvant secondaire S2, en une 15 quantité telle que l'on puisse recueillir les butènes en tête de la colonne C2 à
~: une température de 40 à 60 C à la pression P2, tout en maintenant la ternpérature de fond, par example de 150 à 170 C, inferieure aux températures auxquelles le solvant S1 commence à s'altérer de façon significative. La quantité de solvant S2 est par exemple de 15 à 50 % en 2 O poids de celle de S1.
Le solvant S2 peut éventuellement être mélangé en 8 au résidu de colonne C1, le mélange étant alors introduit dans la colonne C2 par la ligne 9.
25 Le distillat sortant par la ligne 10, constitué des butènes séparés avec une pureté par exemple d'au moins 97 % en poids, est condensé et renvoyé en partie, à titre de reflux, vers la colonne C~ par la ligne 11. On recueille le reste par la ligne 12.
3 O Le résidu de la colonne C2, sortant par la ligne 13 et consistant essentiellement en un mélange des solvants S1 et S2 est envoyé dans la colonne de purification C3 travaillant à une pression p3 d'environ 1 bar, par axemple de 1 à 3 bars, et entre une température de fond de 140 à 170 C et une temperature de tête cle 40 à 60 C.
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Le distillat sortant en tête de la colonne C3 par la ligne 14 consiste essentiellement en le solvant S2 et peut contenir une faible proportion de solvant S1. Il est condensé et renvoyé en partie à titre de reflux vers la colonne C3 par la ligne 15. L'autre partie, après un éventuel appoint en 16, S est envoyée en alimentation de la colonne C2 par la ligne 7, ou remslangée en 8 avec le fond de la colonne de distillation extractive C1, pour constituer le mélange alimentant par la ligne 9 la colonne de désorption C2.
Le résidu de fond de colonne C3, sortant par la ligne 17 est du solvant S
10 pra~iquement pur. Il est recyclé vers la colonne de distillation extractive C1.
L'énergie calorifique transportée par ce flux de solvant S1, en ~énéral à une temperature de 150 à 170 C, peut être utilisée en partie pourchauffer le fond de la colonne C1 par l'intermédiaire de l'échangeur E1 et en partie pour réchauffar la charge jusqu~à son point de bulle par l'intermédiaire de 15 I'échangeur E2. Le flux de solvant S1 peut enoore être refroidi à travers I'échangeur E3 avant d'être envoyé par la pompe P et la ligne 18 dans la colonne C1~ Un appoint de soivant paut êt~ e~fec~ué par la ligne 19.
Par le procédé de l'in~ention, on peut obtenir les butènes avec un degré de 20 pureté par exemple d~environ 97 % en poids ou davantage si nécessaire, principalement selon la proportion de so!vant S~ utilisé et l'efficacité (nombrede plateaux) de la colonne de distillation extractive.
Dans la présente description, les pressions indiquées sont des pressions 2 S absolues. On rappelle que 1 bar vaut 0,1 MPa.
On donne ci-après un exemple de réalisation pratique du procédé de I'invention.
3 0 l~ieL~
La charge à traiter est un mélange d'hydrocarbures dont la composition est donnée dans la deuxième colonne du tableau.
, , . . . .
.~ .
2063~73 Le solvant S1 utilisé est l~ diméthylformamide (DMF). L~ solvant S2 est I'hexane.
Les colonnes utilisées présentent les caractéristiques suivantes: ~
.
La coionne de distillation extractive C1 est une colonne en acier de 50 mm de diamètre qui comporte 1 Oû plateaux perforés à déversoir.
, ~
La colonne de désorption C2 est une colonne en acier de 50 mm de diamètre qui comporte 65 plateaux per~orés à déversoir.
.
La colonne de purification C3 est une colonne en verre de 50 mm de diamètre qui comporte 20 plateaux.
., :
15 Chacune de ces colonnes est rendue adiabatique, par compensation thermique pour les colonnes en acier, par isolation thermique pour la colonne en verre.
~ . .
La colonne C1 est alimentée au niveau du 62e plateau (les plateaux sont 20 comptés de haut en bas), par 435 g/h de charge, à une température de 52 oC.
Au niveau du 1 Oe plateau, elle est alimentée par le solvant, le diméthylformamide, à une température de 65 C et un débit de 2770 g/h.
La prassion est établie à 5,6 bars, le taux de reflux à 7,25, et la colonne régulée pour délivrer 129 g/h de distillat. La composition du distillat produit est présentée dans la troisième colonne du tableau.
3 0 La colonne C2 est alimentée par le mélange de 3076 g/h de résidu de la colonne C1 et de 947 g/h de distillat condensé cle la colonne C3, dont la composition est donnée dans la cinquième colonne du tableau.
La pression est établie à 5 bars, le taux de reflux à 1,1 et la colonne est 3 5 r0gulée pour délivrer 307 g/h de distillat.
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.
La composition du distillat produit, constitué des butènes purifies, est donnée dans la quatrième colonne du tableau.
La oolonne C3 est alimentée au niveau du huitième plateau par le résidu de 5 la colonne C2, à raison de 3716 glh.
Elle fonctionne sous pression atmosphérique, avec un taux de re~lux égal à 1.
Le distillat est soutiré avec un débit de 947 g/h et est recyclé à la colonne C2comme décrit précédemment. Le résidu, constitué de DMF quasi pur est 10 recyclé à la colonne C1.
. _ .
Charge Distillat Distillat Distillat ¦
_ ~ _ C1 Cl C2 ~1 Débit glh 435 129 307 947 ¦
Composition % poids Isobutane 18,4 62 ,2 0 ,02 N-butane 10,5 30,0 2,25 ¦
Butène-1 23,3 7 ,35 30 ,0 Isobutène 1 ,5 0,38 2,03 Butène-2 trans 27,9 0,û6 39,6 Butbne-2 cis 18,4 <0,01 26~1 DMF 4 ,36 Hexane 95,64 ~==_ __ _ :,; . . , , .;, , , ;
Claims (8)
1 Les réalisation de l'invention au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définis comme il suit:
1 - Procédé de séparation de butanes et de butènes à partir d'une charge en contenant, dans lequel ladite charge est introduite dans une colonne de distillation extractive sous pression, dans laquelle elle est mise en contact avec un premier solvant S1, polaire, dans lequel les butanes ont une volatilité
plus élevée que les butènas, le distillat sortant en tête consistant essentiellement en les butènes, ledit procédé étant caractérisé en ce que le résidu recueilli en fond de ladite colonne de distillation extractive, comprenant principalement le solvant S1 et les butènes, est envoyé conjointement à un second solvant S2 ayant une volatilité intermédiaire entre celle dudit premier solvant S1 et celle des butènes, ne formant pas d'azéotrope avec les butènes et miscible avec ledit premier solvant S1, dans une colonne de désorption sous pression, le distillat sortant en têle étant constitué essentiellement des butènes, le résidu consistant en un mélange des solvants S1 et S2, est envoyé dans une colonne de séparation sous une pression voisine de la pression atmosphérique, de laquelle le distillat sortant en tête consiste essentiellement en ledit solvant S2, qui est recyclé vers la colonne de désorption et le résidu de fond consiste en ledit solvant S1 pratiquement pur, qui est recyclé vers la colonne de distillation extractive.
1 - Procédé de séparation de butanes et de butènes à partir d'une charge en contenant, dans lequel ladite charge est introduite dans une colonne de distillation extractive sous pression, dans laquelle elle est mise en contact avec un premier solvant S1, polaire, dans lequel les butanes ont une volatilité
plus élevée que les butènas, le distillat sortant en tête consistant essentiellement en les butènes, ledit procédé étant caractérisé en ce que le résidu recueilli en fond de ladite colonne de distillation extractive, comprenant principalement le solvant S1 et les butènes, est envoyé conjointement à un second solvant S2 ayant une volatilité intermédiaire entre celle dudit premier solvant S1 et celle des butènes, ne formant pas d'azéotrope avec les butènes et miscible avec ledit premier solvant S1, dans une colonne de désorption sous pression, le distillat sortant en têle étant constitué essentiellement des butènes, le résidu consistant en un mélange des solvants S1 et S2, est envoyé dans une colonne de séparation sous une pression voisine de la pression atmosphérique, de laquelle le distillat sortant en tête consiste essentiellement en ledit solvant S2, qui est recyclé vers la colonne de désorption et le résidu de fond consiste en ledit solvant S1 pratiquement pur, qui est recyclé vers la colonne de distillation extractive.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier solvant polaire S1 est choisi parmi le monométhylformamide, le diméthylformamide, le diéthylformamide, le diméthylacétamide et la N-méthylpyrrolidone.
3- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit second solvant S2 a une température d'ébuiliton de 30 à 80 °C.
4- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit second solvant S2 est choisi parmi l'hexane, le cyclohexane, le benzène, le méthyl tertiobutyl éther et les coupes d'hydrocarbures en C5 ou C6.
5- Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la colonne de distillation extractive fonctionne sous une pression de 4 à 10 bars ; le solvant S1 est introduit dans la partie supérieure de ladite colonne de distillation extractive sous un débit dans un rapport pondéral de 3 à 15 avec le débit de ladite charge ; la température de fond de colonne est de 90 à
140 °C et la température de tête de 30 à 70 °C.
140 °C et la température de tête de 30 à 70 °C.
6- Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le solvant S2 est introduit dans la colonne de désorption sous un débit de 15 à
50 % par rapport au débit de solvant S1, la pression de ladite colonne de désorption est de 4 à 10 bars, la température de fond est de 150 à 170 °C et la température de tête de 40 à 60 °C.
50 % par rapport au débit de solvant S1, la pression de ladite colonne de désorption est de 4 à 10 bars, la température de fond est de 150 à 170 °C et la température de tête de 40 à 60 °C.
7- Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la pression de la colonne de purification est d'environ 1 bar, la température de fond est de 140 à 170 °C et la température de tête de 30 à 100 °C.
8- Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on obtient un mélange de butènes ayant une pureté d'au moins 97 % en poids.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA 2063673 CA2063673A1 (fr) | 1991-03-20 | 1992-03-20 | Procede de separation de butenes et de butanes par distillation extractive |
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
| FR91/03447 | 1991-03-20 | ||
| CA 2063673 CA2063673A1 (fr) | 1991-03-20 | 1992-03-20 | Procede de separation de butenes et de butanes par distillation extractive |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA2063673A1 true CA2063673A1 (fr) | 1992-09-21 |
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|---|---|---|---|
| CA 2063673 Abandoned CA2063673A1 (fr) | 1991-03-20 | 1992-03-20 | Procede de separation de butenes et de butanes par distillation extractive |
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|---|---|
| CA (1) | CA2063673A1 (fr) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108929188A (zh) * | 2017-05-23 | 2018-12-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 从混合c4烃原料中萃取精馏分离丁烷和丁烯的方法 |
-
1992
- 1992-03-20 CA CA 2063673 patent/CA2063673A1/fr not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108929188A (zh) * | 2017-05-23 | 2018-12-04 | 中国石油化工股份有限公司 | 从混合c4烃原料中萃取精馏分离丁烷和丁烯的方法 |
| CN108929188B (zh) * | 2017-05-23 | 2021-05-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 从混合c4烃原料中萃取精馏分离丁烷和丁烯的方法 |
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